JP6729213B2 - ステアリング制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ステアリング制御装置に関する。

車速の低い領域では、高速時に比べて相対的に車体やタイヤの横滑り角が小さくなり、同じ操舵角や横加速度において路面から受けるセルフアライニングトルクが小さくなる。セルフアライニングトルクが操舵機構の摩擦と同程度以下になるとハンドルは中立位置に戻り難くなるため、ドライバが意識的にハンドルを戻す操作をしなければならなくなる。
そこで従来、ハンドルを中立位置に戻す方向の補正トルクを演算しアシストトルクに付加する「戻し制御」を実行するステアリング制御装置が知られている。

例えば特許文献１に開示された装置では、ドライバが保舵しているとき戻し制御を実行すると、小舵角、特に低車速での操舵を安定して行うことが困難であることを問題としている。そして、その解決手段として、操舵トルクが０のときの値が１であり、操舵トルクが０から正負に大きくなるに従い値が０に漸近するゲインを演算し、戻しトルクに乗算することで、保舵時における戻し制御の出力を抑制している。

特許第４９５９２１７号公報

特許文献１の戻し制御では、操舵速度を目標操舵速度に追従させるように制御し、目標操舵速度と操舵速度との偏差に基づいて戻し制御の出力を演算する。この場合、操舵速度の検出値と目標操舵速度との偏差が大きいと戻し制御の出力が大きくなるため、ハンドルの戻り速度が急に増加し、ドライバに違和感を与えるおそれがある。
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、操舵速度を目標操舵速度に追従させるように戻し制御量を演算する戻し制御において、戻り速度の急変を抑制するステアリング制御装置を提供することにある。

本発明は、ドライバの操舵トルク（Ｔｓ）に基づいて操舵アシストモータ（８０）が出力するアシストトルクを制御するステアリング制御装置に係る発明である。
このステアリング制御装置は、基本アシストトルク（Ｔｂ）を演算する基本アシストトルク演算部（１１）と、戻し制御部（１４）と、を備える。
戻し制御部は、基本アシストトルクに付加される補正トルクとして、ハンドル（９１）が中立位置に戻るようにアシストする戻し制御量（Ｔｒ^*）を演算する。

戻し制御部は、目標操舵速度演算部（２０）と、戻し制御量演算部（３０）と、戻し状態判定部（５０）とを含む。
目標操舵速度演算部は、操舵速度（ω）の目標値である目標操舵速度（ω^***）を演算する。
戻し制御量演算部は、操舵速度を目標操舵速度に追従させるように戻し制御量を演算する。
戻し状態判定部は、ハンドルの切り込みと戻しとを判別する。
目標操舵速度演算部は、ハンドルの戻しのとき、目標操舵速度の絶対値を操舵速度の絶対値から漸増させる。

本発明のステアリング制御装置は、ハンドルの戻しのとき、目標操舵速度の絶対値を操舵速度の絶対値から漸増させることで、ハンドルの戻り速度を緩やかに増加させる。
これにより、特許文献１の従来技術において問題であった「ハンドルの戻り速度が急に増加しドライバに違和感を与える」という不都合を防止することができる。よって、戻り速度の急変を抑制することができる。

具体的に戻し状態判定部は、ハンドル位置が中立位置に向かって変化している戻し状態であるか、中立位置から離れる方向に変化している切り込み状態であるかを判別する。

好ましくは、目標操舵速度演算部は、切り込み状態のとき、目標操舵速度を操舵速度に等しく設定する。これにより、目標操舵速度と操舵速度との偏差が０になり、戻し制御量演算部は戻し制御量を出力しないため、切り込み操舵時にドライバの操舵を阻害することを防止することができる。

また、好ましくは、戻し状態判定部は、ハンドル位置と相関するハンドル位置関連情報と、ハンドル位置関連情報の時間変化率とから演算される戻し状態量（α）により戻し状態を判定する。
典型的には、ハンドル位置関連情報は操舵角であり、ハンドル位置関連情報の時間変化率は操舵速度である。戻し状態判定部は、操舵角に応じて決定される角度状態量（αθ）と、操舵速度に応じて決定される速度状態量（αω）との積に基づいて、戻し状態量を演算する。

電動パワーステアリングシステムの概略構成図。 戻し制御における（ａ）操舵角の時間変化を示す図、（ｂ）切り込み操舵から戻し操舵への移行時における状態変化を示す図。 一実施形態による戻し制御部の全体制御ブロック図。 戻し状態判定部の制御ブロック図。 戻し状態判定部の（ａ）速度状態量マップ、（ｂ）角度状態量マップの例。 出力制限部による戻し制御量の制限を説明する図。 操舵状態による戻し状態量の変化を示す実機データ。 戻し状態感応目標値演算を説明する図。 目標値制限処理のフローチャート。 目標値制限処理における目標操舵速度の設定を説明する図。 目標操舵速度演算処理の作用効果を示す実機データ。 図１１（ａ）の拡大図。

（一実施形態）
以下、ステアリング制御装置の一実施形態を図面に基づいて説明する。この実施形態において、「ステアリング制御装置」としてのＥＣＵは、車両の電動パワーステアリングシステムに適用され、操舵アシストモータが出力するアシストトルクを制御する。
［電動パワーステアリングシステムの構成］
図１に示すように、電動パワーステアリングシステム１はドライバによるハンドル９１の操作を操舵アシストモータ８０のトルクによってアシストするものである。

ステアリングシャフト９２の一端にはハンドル９１が固定されており、ステアリングシャフト９２の他端側にはインターミディエイトシャフト９３が設けられている。ステアリングシャフト９２とインターミディエイトシャフト９３との間には、トルクセンサ９４が設けられている。なお、ステアリングシャフト９２からトルクセンサ９４を経てインターミディエイトシャフト９３に至る軸全体を、まとめて操舵軸９５とする。

トルクセンサ９４は、ステアリングシャフト９２とインターミディエイトシャフト９３とを連結するトーションバーの捩れ角に基づき、トーションバーに加えられている操舵トルクＴｓを検出する。トルクセンサ９４の検出値は、ＥＣＵ１０に出力される。
インターミディエイトシャフト９３のトルクセンサ９４と反対側の端部には、ピニオンギア９６１及びラック９６２を含むギアボックス９６が設けられている。

ドライバがハンドル９１を回すと、インターミディエイトシャフト９３とともにピニオンギア９６１が回転し、ピニオンギア９６１の回転に伴って、ラック９６２が左右に移動する。ラック９６２の両端に設けられたタイロッド９７は、ラック９６２とともに左右の往復運動を行う。タイロッド９７がナックルアーム９８を引っ張ったり押したりすることで、タイヤ９９の向きが変わる。
また、車両の所定の部位には、車速Ｖを検出する車速センサ７１が設けられている。

モータ８０は、例えば３相交流ブラシレスモータであり、ＥＣＵ１０から出力された駆動電圧Ｖｄに応じて、ハンドル９１の操舵力をアシストするアシストトルクを出力する。３相交流モータの場合、駆動電圧Ｖｄは、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相電圧を意味する。
モータ８０の回転は、ウォームギア８６及びウォームホイール８７を含む減速機構８５を経由してインターミディエイトシャフト９３に伝達される。また、タイヤ９９側からのセルフアライニングトルクや路面反力によってインターミディエイトシャフト９３が回転すると、この回転が減速機構８５を経由してモータ８０に伝達される。

なお、図１に示す電動パワーステアリングシステム１は、モータ８０の回転が操舵軸９５に伝達されるコラムアシスト式であるが、本実施形態のＥＣＵ１０は、ラックアシスト式の電動パワーステアリングシステム、或いは、ハンドルと操舵輪とが機械的に切り離されているステアバイワイヤシステムにも同様に適用可能である。
また、他の実施形態では、操舵アシストモータとして、３相以外の多相交流モータや、ブラシ付ＤＣモータを用いてもよい。

ＥＣＵ１０は、図示しない車載バッテリからの電力によって動作し、トルクセンサ９４により検出された操舵トルクＴｓや車速センサ７１により検出された車速Ｖ等に基づき、アシストトルク指令Ｔａ^*を演算する。そして、ＥＣＵ１０は、アシストトルク指令Ｔａ^*に基づいて演算した駆動電圧Ｖｄをモータ８０へ印加することにより、アシストトルクを発生させる。
ＥＣＵ１０における各種演算処理は、ＲＯＭ等の実体的なメモリ装置に予め記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することによるソフトウェア処理であってもよいし、専用の電子回路によるハードウェア処理であってもよい。

ＥＣＵ１０は、基本アシストトルク演算部１１、補正トルク演算部１４、及び電流フィードバック部７０を備える。
基本アシストトルク演算部１１は、操舵トルクＴｓ及び操舵速度ωに基づいて、基本アシストトルクＴｂを演算する。
補正トルク演算部１４は、基本アシストトルクＴｂに付加される各種補正トルクを演算する。ただし本実施形態では、補正トルクとして、戻し制御における戻し制御量Ｔｒ^*のみに着目し、その他の補正トルクには言及しない。そこで、以下、「補正トルク演算部」を具体的に「戻し制御部１４」として説明する。

戻し制御部１４は、操舵速度ω及び操舵角θに基づいて戻し制御量Ｔｒ^*を演算する。戻し制御部１４が演算した戻し制御量Ｔｒ^*は、加算器１２で基本アシストトルクＴｂに加算され、アシストトルク指令Ｔａ^*が演算される。
なお、各量について記した［Ｎｍ］、［ｄｅｇ］、［ｄｅｇ／ｓ］の単位は、各量の次元を表すためのものであり、その単位での使用を限定する意図ではない。例えば角度単位として［ｒａｄ］を用いてもよい。以下の図でも同様に解釈する。
さらに、「操舵角θ」及び「操舵速度ω」の用語は、ドライバの積極的な操舵によってハンドル９１が回転する場合のみでなく、ドライバが手を放した状態でのハンドル９１の位置及び回転速度についても拡張して用いる。

電流フィードバック部７０は、アシストトルク指令Ｔａ^*に基づく目標電流に対して、モータ８０に流れる実電流をフィードバック制御することにより、モータ８０へ印加する駆動電圧Ｖｄを演算する。
ステアリング制御装置における基本アシストトルク演算部１１や電流フィードバック部７０の構成は周知技術であるため、詳細な説明を省略する。

［戻し制御の概要］
次に、戻し制御の概要について、図２を参照する。
車速の低い領域では、高速時に比べて相対的に車体やタイヤの横滑り角が小さくなり、同じ操舵角や横加速度において路面から受けるセルフアライニングトルクが小さくなる。
セルフアライニングトルクが操舵機構の摩擦と同程度以下になるとハンドルは中立位置に戻り難くなるため、ドライバが意識的にハンドルを戻す操作をしなければならなくなる。
具体的には、トー角やキャスタトレールが小さい車両や、低転がり抵抗のタイヤを装着した車両では、復元力が小さくなる。また、ラックピニオン機構の歯打ち音低減のために部材の接触圧を高く設定した車両では、摩擦が高くなる。これらは、いずれもハンドルの中立位置への復元を妨げる要因となる。

このような問題に対し、戻し制御は、電動パワーステアリングシステムにおけるアシストトルクに、更にハンドルを中立位置に戻す方向の補正トルクを付加する制御である。
以下、本明細書では、ハンドルが中立位置から離れる方向を「切り込み方向」といい、ハンドルが中立位置に向かう方向を「戻し方向」という。つまり、ドライバの感覚にかかわらず、ハンドルと中立位置との関係で客観的に「戻し／切り込み方向」を定義する。
そして、切り込み方向及び戻し方向への操舵を、それぞれ、「切り込み操舵」及び「戻し操舵」という。また、ドライバが積極的にハンドルを戻す操作をしなくても、セルフアライニングトルク及び戻し制御によってハンドルが中立位置へ戻るときの速度を「戻り速度」という。

図２（ａ）は、切り込み操舵後、ドライバが手を添えた程度の状態でハンドルが中立位置（すなわち操舵角θ＝０［ｄｅｇ］）に戻るまでの操舵角θの時間変化を示す概念図である。長破線Ｒ０は、戻し制御を実施しない場合、又は、戻し制御の出力が不足し、戻り速度が遅すぎる場合、摩擦によって操舵角θが０［ｄｅｇ］に復元しないときの動作を示している。

これに対し、短破線Ｒ１は、好ましい戻し制御により、ハンドルが中立位置に戻る動作を示している。戻り速度が適正であるため、操舵角θが滑らかに変化している。
また、一点鎖線Ｒ２及び二点鎖線Ｒ３は、不適当な戻し制御の例を示す。一点鎖線Ｒ２の動作では、戻し制御の出力が過剰であり、戻り速度が速すぎるため、操舵を阻害する。二点鎖線Ｒ３の動作では、戻り速度が安定しないため、ドライバに違和感を与えるおそれがある。したがって戻し制御では、操舵を阻害せず、違和感の無い自然な速度でハンドルが戻る短破線Ｒ１の動作を実現することが制御目標となる。

図２（ｂ）は、切り込み操舵から戻し操舵への移行時における状態変化を、操舵角θと操舵トルクＴｓとの関係により表した図である。ここで、中立位置を基準とした左右の方向に応じて操舵角θの正負の符号を定義する。また、操舵角θの符号が示す方向と共通の方向で操舵トルクＴｓの符号を定義する。基本的には、操舵トルクＴｓを正方向に加えたとき、操舵角θは正方向に変化し、操舵トルクＴｓを負方向に加えたとき、操舵角θは負方向に変化する。図２（ｂ）では、操舵角θ及び操舵トルクＴｓが共に正の領域の図を示すが、操舵角θ及び操舵トルクＴｓが共に負の領域の図は、これと原点対称に現れる。

操舵移行時の状態変化は、実線で示す「切り込み期」、一点鎖線で示す「第１遷移期」、破線で示す「戻し期」、二点鎖線で示す「第２遷移期」の４つの期間に分けられる。
ドライバがハンドルを切り込んでいる切り込み期には、操舵角θの絶対値が増加する。なお、図示上のカーブ形状は、一例を示すものに過ぎない。切り込み期には、操舵を阻害しないため戻し制御を実施しない。
ハンドルを戻し始めたとき、操舵角θはほぼ変化せず、操舵速度ωの絶対値が比較的小さい。この第１遷移期には、戻し制御を積極的に実施するとドライバが強い戻され感を感じることとなるため、戻し制御を徐々に開始する。

ドライバがハンドルを戻している戻し期には、操舵角θの絶対値が減少する。この戻し期には、戻し制御を積極的に実施する。これにより、細破線で示す、「戻し制御を実施しない場合」のカーブの先が原点に向くように修正する。
ハンドルが中立位置に近づいた第２遷移期には、操舵角θの絶対値が比較的小さい範囲で０に漸近する。この期間に、戻し制御を徐々に終了させる。

また、戻し期、切り込み期、遷移期にあるときの各操舵状態を、「戻し状態、切り込み状態、遷移状態」という。戻し状態は、「ハンドル位置が中立位置に向かって変化している状態」と定義される。切り込み状態は、「ハンドル位置が中立位置から離れる方向に変化している状態」と定義される。
そして、戻し状態を定量的に示す情報が、後述する戻し状態判定部５０により演算される「戻し状態量α」である。図２（ｂ）の各期間における戻し状態量αは、切り込み期には「α＝０」、戻し期には「α＝１」、第１及び第２遷移期には「０＜α＜１」となる。

ところで、特許文献１（特許第４９５９２１７号公報）には、操舵速度を目標操舵速度に追従させるように制御し、目標操舵速度と操舵速度との偏差に基づいて戻し制御の出力を演算する従来技術が開示されている。しかし、操舵速度の検出値と目標操舵速度との偏差が大きいと戻し制御の出力が大きくなるため、ハンドルの戻り速度が急に増加し、ドライバに違和感を与えるおそれがある。

この問題に対し、本実施形態の戻し制御部１４は、操舵速度ωを目標操舵速度に追従させる制御において、目標操舵速度の絶対値の下限値を操舵速度ωの絶対値に等しく設定し、戻し状態では、目標操舵速度の絶対値を操舵速度ωの絶対値から漸増させる。これにより、戻し状態のとき、ハンドルの戻り速度を緩やかに増加させる。
続いて、戻し制御部１４の構成について詳しく説明する。

［戻し制御部の構成］
戻し制御部１４の全体構成を図３に示す。
戻し制御部１４は、大きく、目標操舵速度演算部２０、戻し制御量演算部３０、及び、戻し状態判定部５０の３つのブロックで構成される。各ブロックの機能を簡単に記すと、目標操舵速度演算部２０は、ハンドル戻り時の目標操舵速度ω^***を演算する。戻し制御量演算部３０は、ハンドルを中立位置に戻す復元力指令値を演算する。戻し状態判定部５０は、ハンドルの切り込みと戻しとを判別するものである。

戻し制御部１４には、各ブロックでの演算に用いられる情報量として、操舵角θ及び操舵速度ωが入力される。図３の全体構成図では、図の見やすさを考慮し、操舵角θの入力を一点鎖線で示し、操舵速度ωの入力を二点鎖線で示す。各ブロックから出力される演算結果は、いずれも実線で示す。

目標操舵速度演算部２０は、基本目標操舵速度演算部２１、戻し状態感応目標値演算部２５、及び、目標値制限部２６を含む。
基本目標操舵速度演算部２１は、操舵角θに基づいて、ハンドル戻り時の目標操舵速度の基本値である基本目標操舵速度ω^*を演算する。

戻し状態感応目標値演算部２５は、戻し状態判定部５０が演算した戻し状態量αに基づいて基本目標操舵速度ω^*を補正し、戻し状態感応後目標操舵速度ω^**を出力する。
目標値制限部２６は、戻し状態感応後目標操舵速度ω^**及び操舵速度ωに基づいて目標操舵速度ω^***を演算することにより、目標操舵速度ω^***の絶対値の下限値を設定する。
戻し状態感応目標値演算部２５及び目標値制限部２６による詳細な作用は後述する。

戻し制御量演算部３０は、操舵速度偏差算出部３１、操舵速度サーボ制御器３２、舵角基準トルク演算部３３、及び、加算器３７を含む。
操舵速度偏差算出部３１は、目標操舵速度演算部２０が出力した目標操舵速度ω^***と操舵速度ωとの偏差Δωを算出する。
操舵速度サーボ制御器３２は、操舵速度偏差Δωが０になるように、つまり、操舵速度ωを目標操舵速度ω^***に追従させるようにサーボ制御を実行し、基本戻し制御量Ｔｒ^*＿０を演算する。

舵角基準トルク演算部３３は、操舵角θに応じた復元力である舵角基準トルクＴθを演算する。加算器３７では、基本戻し制御量Ｔｒ^*＿０に舵角基準トルクＴθが加算され、戻し制御量Ｔｒ^*が演算される。戻し制御量演算部３０は、こうして演算された戻し制御量Ｔｒ^*を出力する。

戻し状態判定部５０の構成、作用について、図４〜図７を参照して説明する。
戻し状態判定部５０は、操舵角θ及び操舵速度ωに基づいて、操舵状態が「戻し状態」である否かを判定する。ここで、操舵角θは、「ハンドル位置と相関するハンドル位置関連情報」に相当し、ハンドルが中立位置にあるときの値が０であり、ハンドルの中立位置からの回転方向に応じて正又は負の値を取る。また、操舵速度ωは、「ハンドル位置関連情報の時間変化率」に相当する。

図４に示すように、戻し状態判定部５０は、操舵速度判定部５１、操舵角判定部５２、乗算器５３及び出力制限部５４を含む。各状態量αω、αθ、α０、αは、いずれも無次元量［−］である。
図５（ａ）、（ｂ）のマップは、それぞれ操舵速度ω及び操舵角θが正の領域のマップを示しており、操舵速度ω及び操舵角θが負の領域のマップは、これと原点対称に現れる。また、マップの数値は、一つの例示に過ぎない。

操舵速度判定部５１は、操舵速度ωに基づいて、−１から＋１までの値を取る速度状態量αωを演算する。速度状態量αωの絶対値が大きいほどハンドルが速く回転していることを表し、値の正負は回転方向を表す。
詳しくは図５（ａ）に示すように、操舵速度ωが０［ｄｅｇ／ｓ］のとき、速度状態量αωは０である。
操舵速度ωが正のとき、速度状態量αωは、操舵速度ωが増加するに従って０から−１まで減少する。
操舵速度ωが負のとき、速度状態量αωは、操舵速度ωが減少するに従って０から＋１まで増加する。

操舵角判定部５２は、操舵角θに基づいて、−１から＋１までの値を取る角度状態量αθを演算する。角度状態量αθの絶対値が大きいほどハンドルが中立位置から離れた位置にあることを表し、値の正負は方向を表す。
詳しくは図５（ｂ）に示すように、操舵角θが０［ｄｅｇ］のとき、角度状態量αθは０である。
操舵角θが正のとき、角度状態量αθは、操舵角θが増加するに従って０から＋１まで増加し、操舵角θが６０［ｄｅｇ］付近で、ほぼ＋１に収束する。
操舵角θが負のとき、角度状態量αθは、操舵角θが減少するに従って０から−１まで減少し、操舵角θが−６０［ｄｅｇ］付近で、ほぼ−１に収束する。

乗算器５３は、速度状態量αωと角度状態量αθとの積であり、−１から＋１までの値を取る制限前戻し状態量α０を演算する。
出力制限部５４は、図６に示すように、制限前戻し状態量α０のうち、切り込み期の値に相当し、以下の演算において不要である「−１から０までの負の値」を削除する。そして、戻し期又は遷移期の値に相当する「０から＋１までの正の値」のみを戻し状態量αとして、目標操舵速度演算部２０の戻し状態感応目標値演算部２５に出力する。

図７に、低速、大舵角からの戻し操舵時における戻し状態量αの実機データを示す。
時刻ｔａ以前、及び、時刻ｔｄ以後の切り込み期には、戻し状態量αは０である。
時刻ｔａから時刻ｔｂまでの第１遷移期には、戻し状態量αは０から１まで増加する。
時刻ｔｂから時刻ｔｃまでの戻し期には、戻し状態量αは１である。
時刻ｔｃから時刻ｔｄまでの第２遷移期には、戻し状態量αは１から０まで減少する。
この実機データからもわかるように、戻し状態量αとして１が出力されているとき、操舵状態が戻し期にあると判断することができる。

以上のように本実施形態では、角度状態量αθと速度状態量αωとの積に基づいて制限前戻し状態量α０の符号が決まる。すなわち、操舵角θと操舵速度ωとが異符号のとき、制限前戻し状態量αが正となり、戻し状態又は遷移状態であると判定される。つまり、操舵角θ＝０となる中立位置で、戻し状態又は遷移状態と切り込み状態とが切り替わる。
なお、操舵トルクＴｓと操舵速度ωとの符号の積に基づいて判断した場合、正方向の操舵トルクＴｓが加わっているとき、操舵角θの正負に関わらず、操舵角θが増加している期間は「Ｔｓ×ω」の符号は正となる。一方、負方向の操舵トルクＴｓが加わっているとき、操舵角θの正負に関わらず、操舵角θが減少している期間は「Ｔｓ×ω」の符号は正となる。すなわち、操舵角θ＝０となる中立位置で、「Ｔｓ×ω」の正負が切り替わらない。したがって、本実施形態では、操舵トルクＴｓ及び操舵速度ωに基づいて戻し状態を判別しない。

次に、目標操舵速度演算部２０の戻し状態感応目標値演算部２５及び目標値制限部２６において実行される演算処理の詳細について、図８〜図１０を参照して説明する。
まず、戻し状態感応目標値演算部２５が実行する戻し状態感応目標値演算について、図８を参照して説明する。図８（ａ）、（ｂ）の時間軸は共通とする。
図８（ａ）には、第１遷移期における戻し状態量αの時間変化を示す。時刻ｔｅから時刻ｔｆまで、戻し状態量αは０から１に向かって漸増する。
図８（ｂ）には、戻し状態量αの変化に伴う戻し状態感応後目標操舵速度ω^**の変化を示す。ここでは、操舵角θが負であり、戻し方向の操舵速度ωが正である場合を想定する。図８（ｂ）において、操舵速度ωは破線、基本目標操舵速度ω^*は一点鎖線、戻し状態感応後目標操舵速度ω^**は二点鎖線で示される。

戻し状態感応目標値演算部２５は、操舵速度ω、基本目標操舵速度ω^*及び戻し状態量αに基づき、戻し状態感応後目標操舵速度ω^**を式（１）で演算する。
ω^**＝αω^*＋（１−α）ω・・・（１）
したがって、戻し状態感応後目標操舵速度ω^**は、戻し状態量αが０に近いほど操舵速度ωに近づき、戻し状態量αが１に近いほど基本目標操舵速度ω^*に近づく。

続いて、目標値制限部２６が実行する目標値制限処理の演算フローについて、図９、図１０を参照して説明する。この目標値制限処理は、目標操舵速度ω^***の絶対値の下限を操舵速度ωに等しく設定するための演算である。
図９のフローチャートの説明で記号Ｓは「ステップ」を表す。

この演算フローでは、操舵角θの符号によって各操舵速度ω、ω^*、ω^***の大小関係の判断が逆転するため、最初にＳ１で、操舵角θの符号が判定される。
操舵角θが正のとき、Ｓ１でＹＥＳと判断されＳ２に移行する。操舵角θが負のとき、Ｓ１でＮＯと判断されＳ５に移行する。操舵角θが０の場合は、事実上、戻し操舵が完了しているため考慮の必要はなく、正負のどちらに準じて扱っても良い。Ｓ１では、操舵角θが０の場合、操舵角θが正の場合に準じて判断される。

操舵角θが正のとき、戻し方向の操舵速度ωは負となり、操舵角θが負のとき、戻し方向の操舵速度ωは正となる。
図１０には、操舵速度ωが時間に対して一定であり、且つ、戻し状態感応後目標操舵速度ω^**の絶対値が時間に対して単調増加することを前提として、目標操舵速度ω^***の設定を示す。図１０において、操舵速度ωは破線、戻し状態感応後目標操舵速度ω^**は二点鎖線、目標操舵速度ω^***は太実線で示される。また、線が重なるのを避けるため、目標操舵速度ω^***は、わざと少しずらして記載されている。
図９のＳ２−Ｓ４は、図１０の下半分に示す操舵速度ωが負の場合の処理であり、図９のＳ５−Ｓ７は、図１０の上半分に示す操舵速度ωが正の場合の処理である。

Ｓ２では、負の戻し状態感応後目標操舵速度ω^**が操舵速度ω以上であるか判断される。時刻Ｘ以前には、Ｓ２でＹＥＳと判断され、Ｓ３にて、目標操舵速度ω^***が操舵速度ωに等しく設定される。時刻Ｘ以後には、Ｓ２でＮＯと判断され、Ｓ４にて、目標操舵速度ω^***が戻し状態感応後目標操舵速度ω^**に等しく設定される。
Ｓ５では、正の戻し状態感応後目標操舵速度ω^**が操舵速度ω以下であるか判断される。時刻Ｘ以前には、Ｓ５でＹＥＳと判断され、Ｓ６にて、目標操舵速度ω^***が操舵速度ωに等しく設定される。時刻Ｘ以後には、Ｓ５でＮＯと判断され、Ｓ７にて、目標操舵速度ω^***が戻し状態感応後目標操舵速度ω^**に等しく設定される。

以上の演算フローにより、Ｓ３、Ｓ６の領域では、目標操舵速度ω^***は操舵速度ωに等しく設定されるため、戻し制御量演算部３０の操舵速度サーボ制御器３２が出力する基本戻し制御量Ｔｒ^*＿０は０となる。したがって、戻し制御の出力によりドライバの操舵を阻害することを防止することができる。
また、Ｓ４、Ｓ７の領域では、目標操舵速度ω^***の絶対値を下限値である操舵速度ωの絶対値から漸増させることで、ハンドルの戻り速度を緩やかに増加させる。これにより、特許文献１の従来技術のように、ハンドルの戻り速度が急に増加しドライバに違和感を与えることを防止することができる。

次に、本実施形態による目標操舵速度演算処理を実施した実機データについて、図１１、図１２を参照する。
図１１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の各横軸は共通の時間軸を示す。各図の縦軸は、（ａ）操舵速度ω，ω^**，ω^***、（ｂ）操舵角θ、（ｃ）戻し状態量である。
図１１（ａ）、及び、そのＸＩＩ部拡大図である図１２において、操舵速度ωは破線、基本目標操舵速度ω^*は一点鎖線、戻し状態感応後目標操舵速度ω^**は二点鎖線、目標操舵速度ω^***は太実線で示される。

この実機データは、図１１（ｂ）に示すように、約±１００［ｄｅｇ］の操舵角範囲でスラローム操舵した時の試験結果を示す。
操舵角θが中立位置に戻りつつある時刻ｔ１から時刻ｔ３まで、及び、時刻ｔ４から時刻ｔ６までの期間は、戻し期に相当し、図１１（ｃ）に示すように、戻し状態量αが０から１に立ち上がる。

図１１（ａ）に示すように、戻し期の途中、操舵速度ωの変化は比較的平坦であるのに対し、基本目標操舵速度ω^*及び戻し状態感応後目標操舵速度ω^**は急峻なピークを描いて変化し、絶対値が操舵速度ωを上回った後、再び下回っている。戻し状態感応後目標操舵速度ω^**の絶対値が操舵速度ωを下回る時刻をｔ２、ｔ５とする。

続いて、目標操舵速度ω^***の変化の詳細について、図１２を参照する。
時刻ｔ４以前の期間、戻し状態量αが０であり、目標操舵速度ω^***は操舵速度ωに一致している。つまり、図１２において、太実線が破線に重なっている。
時刻ｔ４から時刻ｔ５までの期間、戻し状態量αは０から１まで増加する。目標操舵速度ω^***は、戻し状態量αの増加に感応し、破線で示す操舵速度ωから、一点鎖線で示す基本目標操舵速度ω^*まで漸増、すなわち、緩やかに増加する。
時刻ｔ５から時刻ｔ６までの期間は、「θ＜０」且つ「ω^**＜ω」の関係が成り立つ。したがって、図９のＳ６により、「ω^***＝ω」となる、すなわち、目標操舵速度ω^***が操舵速度ωに等しく設定される。

このように本実施形態では、戻し状態でないとき、目標操舵速度ω^***は操舵速度ωに一致しており、操舵速度偏差Δωが０となるため、戻し制御量演算部３０において戻し制御量Ｔｒ^*が出力されない。したがって、ドライバの切り込み操舵を阻害しない。
また、戻し状態のとき、目標操舵速度ω^***は操舵速度ωから漸増し、戻り速度の急変が抑制される。そして、戻し制御量演算部３０では、操舵速度ωを目標操舵速度ω^***に近づけ、操舵速度偏差Δωが０となるように戻し制御量Ｔｒ^*が出力される。よって、戻し方向のドライバの操舵負荷を低減することができる。

（その他の実施形態）
（１）上記実施形態では、戻し状態判定部５０における戻し状態量αの演算において、「ハンドル位置と相関するハンドル位置関連情報」及び「ハンドル位置関連情報の時間変化率」として、操舵角θ及び操舵速度ωを用いている。他の実施形態では、操舵角θに代えて、モータ回転角や伝達系ギアの回転角、タイヤの舵角、ヨーレート等のハンドル位置関連情報を用い、操舵速度ωに代えて、それらのハンドル位置関連情報の時間変化率を用いてもよい。

（２）上記実施形態では、速度状態量αω及び角度状態量αθの演算にマップを用いているが、マップを用いる方式に限らず、数式によって状態量を演算してもよい。
（３）本発明の作用が得られる限り、上記実施形態の図３において、具体的な構成は適宜、変更してもよい。
以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。

１０ ・・ＥＣＵ（ステアリング制御装置）
１１・・・基本アシストトルク演算部
１４・・・戻し制御部
２０・・・目標操舵速度演算部
３０・・・戻し制御量演算部
５０・・・戻し状態判定部
８０ ・・操舵アシストモータ
９１ ・・ハンドル

Claims (5)

1. ドライバの操舵トルク（Ｔｓ）に基づいて操舵アシストモータ（８０）が出力するアシストトルクを制御するステアリング制御装置であって、
   基本アシストトルク（Ｔｂ）を演算する基本アシストトルク演算部（１１）と、
   前記基本アシストトルクに付加される補正トルクとして、ハンドル（９１）が中立位置に戻るようにアシストする戻し制御量（Ｔｒ^*）を演算する戻し制御部（１４）と、
   を備え、
   前記戻し制御部は、
   操舵速度（ω）の目標値である目標操舵速度（ω^***）を演算する目標操舵速度演算部（２０）と、
   操舵速度を前記目標操舵速度に追従させるように前記戻し制御量を演算する戻し制御量演算部（３０）と、
   ハンドルの切り込みと戻しとを判別する戻し状態判定部（５０）と、
   を含み、
   前記目標操舵速度演算部は、ハンドルの戻しのとき、前記目標操舵速度の絶対値を操舵速度の絶対値から漸増させるステアリング制御装置。
2. 前記戻し状態判定部は、
   ハンドル位置が中立位置から離れる方向に変化している切り込み状態であるか、中立位置に向かって変化している戻し状態であるかを判別する請求項１に記載のステアリング制御装置。
3. 前記目標操舵速度演算部は、前記切り込み状態のとき、前記目標操舵速度を操舵速度に等しく設定する請求項２に記載のステアリング制御装置。
4. 前記戻し状態判定部は、
   ハンドル位置と相関するハンドル位置関連情報と、前記ハンドル位置関連情報の時間変化率とから演算される戻し状態量（α）により前記戻し状態を判定する請求項２または３に記載のステアリング制御装置。
5. 前記ハンドル位置関連情報は操舵角であり、
   前記ハンドル位置関連情報の時間変化率は操舵速度であり、
   前記戻し状態判定部は、
   操舵角に応じて決定される角度状態量（αθ）と、操舵速度に応じて決定される速度状態量（αω）との積に基づいて、前記戻し状態量を演算する請求項４に記載のステアリング制御装置。

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